Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук более тридцати пяти лет является центром фундаментальных исследований в области горных наук в России.
В институте работали и продолжают работать выдающиеся ученые и специалисты с мировыми именами, внесшие крупный вклад в развитие наук о Земле.
Продолжают традиции научных школ ИПКОН РАН молодые ученые, обеспечивая непрерывность накопления фундаментальных знаний в области горных наук, разработку инновационных решений и технологий, не имеющих аналогов в практике.
Институт проблем комплексного освоения недр РАН создан 15 октября 1977 года по инициативе академика Николая Васильевича Мельникова при поддержке и содействии вице-президента АН СССР академика А.В. Сидоренко, директора Института физики земли им. О.Ю. Шмидта АН СССР академика М.А. Садовского и вице-президента РАН академика Н.П. Лаверова. Основой для создания Института послужил организованный Н.В. Мельниковым в 1967 году Сектор физико-технических горных проблем Института физики Земли.
За более чем сорокалетнюю историю Института им руководили выдающиеся ученые:
Академик |
Член-корреспондент АН СССР |
Академик РАН |
Академик РАН |
Член-корреспондент РАН |
Академик РАН |
В Институте длительное время плодотворно работали заведующими отделов выдающиеся ученые:
Академик |
Академик |
Академик |
Член-корреспондент РАН |
Член-корреспондент РАН |
ИПКОН РАН стал академическим научным центром страны в области горных наук. За первые десять лет работы Института были исследованы проблемы, имеющие принципиальное значение для развития минерально-сырьевого комплекса. Получены не имеющие до настоящего времени аналогов и остающиеся актуальными по своей государственной важности результаты.
Так, под руководством академика М.И. Агошкова впервые были разработаны единые и обязательные к применению на всей территории страны Методические указания по определению и учету потерь твердых полезных, что позволило заложить основы для подготовки и реализации законодательных положений, обеспечивших переход к принципам рационального освоения недр. Под руководством академика Н.В. Мельникова выполнен комплекс работ по обоснованию долгосрочных прогнозов развития минерально-сырьевой базы страны, основных методов, способов и технологий разработки и обогащения полезных ископаемых, рационального размещения предприятий горнодобывающей промышленности и машиностроения.
Значительные результаты были достигнуты при проведении фундаментальных исследований по основным направлениям горных наук:
- технологии разработки месторождений на больших глубинах;
- рациональному извлечению твердых полезных ископаемых из недр;
- прогнозу освоения минерально-сырьевой базы и техническому перевооружению подземных рудников и карьеров;
- прогнозу развития и созданию прогрессивной техники и технологии обогащения полезных ископаемых;
- созданию новых способов дегазации угольных шахт;
- технологии с использованием простейших взрывчатых веществ и взрывной отбойки руды пучковыми зарядами;
- управлению горным давлением при подземной разработке рудных и угольных месторождений;
- технике и технологии переработки и утилизации техногенного сырья;
- развитию новых актуальных проблем комплексного освоения недр и созданию научных основ разработки малоотходных, ресурсосберегающих и ресурсовоспроизводящих технологий добычи твердых полезных ископаемых.
Исследования, проводимые в Институте, существенно углубили и расширили взгляды на содержание, цели и задачи горных наук. Созданы и развиты основы комплексного освоения недр и воспроизводства георесурсов. Выдвинуто и обосновано положение о горных науках как системе знаний о закономерностях и методах управляемого техногенного преобразования недр, их комплексного и экологически безопасного освоения и сохранения, объединенных единым естественнонаучным содержанием.
Полученные результаты отражены в серии научных работ, авторы которых – академик К.Н. Трубецкой, чл.-корр. РАН Д.Р. Каплунов и проф. Н.Н. Чаплыгин – удостоены премии РАН имени академика Н.В. Мельникова за выдающиеся достижения в области наук о Земле.
На основе полученных результатов разработана Классификация горных наук, одобренная РАН и положительно воспринятая горной общественностью, академическими и отраслевыми научными организациями и университетами горного профиля, предприятиями промышленности РФ и стран СНГ, системой подготовки и аттестации научных кадров и специалистов. Итоги обсуждения проблем современных горных наук, их классификации и месте в науках о Земле подведены в совместных статьях академиков Н.П. Лаверова и К.Н. Трубецкого на страницах «Горного журнала» и «Вестника РАН».
Выдающийся вклад в горные науки внесла широко известная монография «Горные науки. Освоение и сохранение недр Земли», научным руководителем, главным редактором и одним из основных авторов которой является академик К.Н. Трубецкой.
Работы коллектива ученых ИПКОН РАН привели к крупным научным достижениям, определившим современный облик горных наук и состояние горной промышленности страны. Тематика исследований Института охватывает все основные виды твердых полезных ископаемых – уголь, сланцы, руды черных и цветных металлов, алмазы, редкоземельные элементы, горно-химическое сырье, нерудные и строительные материалы, способы, системы и технологии их добычи и обогащения, воспроизводства и геоэкологические проблемы.
Академик К.Н. Трубецкой выдвинул и обосновал идею целенаправленного создания техногенных месторождений полезных ископаемых с заданными параметрами и характеристиками для последующего эффективного использования их запасов, которая получила развитие в его трудах и работах учеников в виде научных основ формирования и классификации техногенных месторождений и технологических процессов утилизации техногенного минерального сырья. Им впервые введены новые понятия – «реально выявленные ресурсы недр», «потенциальные георесурсы», «ресурсовоспроизводящие технологии», разработана концепция управляемого ресурсовоспроизводства и классификация его методов, применение которых существенно расширяет минерально-сырьевую базу страны.
Учеными Института впервые получены результаты, подтверждающие возникновение наночастиц в процессах разрушения горных пород, и разработаны методы дезинтеграции тонкодисперсных минеральных комплексов и вскрытия наночастиц благородных металлов – академик В.А. Чантурия, академик К.Н. Трубецкой, проф. С.Д. Викторов, д.т.н. И.Ж. Бунин.
Под руководством проф. М.А. Иофиса изучен механизм деформирования массивов горных пород и земной поверхности при разработке месторождений полезных ископаемых и строительстве подземных сооружений, выявлены особенности процессов деформации сложнопостроенных слоистых сред.
Работами чл.-корр. РАН А.Д. Рубана, академика РАН В.Н. Захарова развиты основы прогнозирования строения, свойств и состояния массивов горных пород, рудных тел и угольных пластов методами шахтной геофизики, в том числе и высокоинформативными методами сейсмической томографии, созданы теоретические основы новых методов геоконтроля.
Под руководством проф. Г.П. Демидюка впервые в нашей стране созданы экономически эффективные и безопасные в обращении промышленные взрывчатые вещества на основе гранулированной аммиачной селитры в виде простейших механических смесей. Обоснован, получивший широкое распространение, энергетический критерий оценки промышленных взрывчатых веществ.
Под руководством проф. С.Д. Викторова сформулированы принципы управления распределением энергии в массиве при взрывной отбойке, позволившие существенно снизить негативные проявления, сопровождающие промышленные взрывы. Разработана новая технология ведения горных работ на подземных рудниках, позволившая существенно увеличить размеры рудных блоков и масштабы подземных взрывов, снизив, соответственно, затраты на бурение скважин и проведение вспомогательных горных выработок.
Значительный вклад внесен сотрудниками Института в решение проблем рудничной аэрогазодинамики и повышения безопасности процессов добычи угля. Комплекс исследований, выполненных под руководством академика К.Н. Трубецкого и проф. А.Т. Айруни, позволил определить формы связи метана с углем, создать основы физико-химических методов прогноза и предотвращения внезапных выбросов газов, физико-химических методов воздействия на газоносные пласты и способы дегазации угольных пластов. Под руководством академика РАН В.Н. Захарова выполнен комплекс работ по систематизации методов интенсификации процессов газовыделения из углей и созданы научно-методические основы способов интенсификации газоотдачи угольных пластов. Исследованы основные природные и горнотехнические факторы, влияющие на интенсивность метановыделения в горные выработки, и разработаны принципы построения дегазационных систем угольных шахт.
В работах чл.-корр. РАН А.Д. Рубана и академика В.Н. Захарова исследованы процессы газовой эмиссии в угольных пластах и определены основные факторы, влияющие на их развитие. Выявлены особенности формирования взрывоопасных метано-воздушных и газо-пылевых смесей, установлены зависимости параметров эмиссии газов и пылеобразования от основных природных и горно-технических факторов.
В области горной информатики разработаны принципы формирования комплексных систем контроля и прогноза состояния массивов горных пород и рудничной атмосферы при ведении горных работ. Такие системы позволяют в режиме реального времени контролировать ситуацию, прогнозировать возможность проявления газогеодинамических явлений, и принимать верные технологические решения при организации и выполнении горных работ.
Изучены основные причины и характер изменения состава рудничной атмосферы и ее влияние на газо-пожаро- и взрывобезопасность при различных системах вскрытия и разработки рудных месторождений и систем проветривания (проф. Н.Г. Матвиенко и проф. А.С. Воронюк).
Одним из магистральных направлений работы Института является горная системология и теория проектирования освоения недр. Под руководством чл.-корр. РАН Д.Р. Каплунова определена методология формирования горнотехнических систем комбинированной разработки рудных месторождений и выполнена классификация таких систем. Проведена систематизация рудопотоков, способов и методов управления их качеством в различных условиях. Разработаны принципиально новые системы разработки с закладкой выработанных пространств, технологические и технические решения для реализации таких систем.
В области обогащения полезных ископаемых под руководством академика В.А. Чантурия получены крупные научные и практически значимые результаты. В первую очередь следует отметить достижения в области дезинтеграции минеральных частиц, флотации и комплексного обогащению алмазосодержащих кимберлитов.
Разработана теория и обоснована эффективность процессов селективной дезинтеграции и вскрытия минеральных комплексов благородных металлов при воздействии наносекундных электромагнитных импульсов. Установлены основные механизмы воздействия мощными наносекундными электромагнитными импульсами на тонкодисперсные минеральные среды сложного вещественного состава (академик В.А. Чантурия, д.т.н. И.Ж. Бунин, к.ф.-м.н. А.Т. Ковалев).
Доказана стадийность процесса растворения железосодержащих сульфидов и установлено, что максимальное растворение связано с образованием дополнительных микро- и макродефектов в объеме и на поверхности сульфидной матрицы. Научно обоснована и разработана принципиально новая высокоэффективная, энергосберегающая и экологически безопасная электроимпульсная технология направленного модифицирования структуры, состава и физико-химических свойств поверхности минералов из труднообогатимого минерального сырья. Создана модульная установка для электроимпульсной обработки минеральных продуктов (академик В.А. Чантурия, д.т.н. И.Ж. Бунин, к.т.н. В.Д. Лунин).
Теоретически обоснована и разработана технология вовлечения в промышленное освоение нового вида платиносодержащего минерального сырья — дунитов зональных базит-ультрабазитовых комплексов (академик В.А. Чантурия, д.т.н. А.П. Козлов).
Научно обоснованы экологически безопасные методы повышения контрастности физико-химических и флотационных свойств минералов, разработаны теоретические представления о механизме усиления контрастности флотационных свойств минералов. Разработаны оптимальные режимы электрохимического кондиционирования пульп при обогащении сульфидных и окисленных руд сложного вещественного состава. Технология электрохимического кондиционирования пульп реализована на ГОКах стран СНГ и Евросоюза (академик В.А. Чантурия, проф. В.Е. Вигдергауз).
Обоснованы критерии успешного разделения минералов и созданы высокоэффективные реагентные режимы с использованием реагентов ДМДК и ПРОКС, обеспечивающие селективность процессов флотации и высокое качество концентратов. Предложен новый комплексообразователь растительного происхождения, способный снижать флотоактивность пиритов и рекомендованный для селективной флотации пиритосодержащих продуктов.t – содержащих минералов. Синтезированы и испытаны термоморфные полимеры с привитыми к ним функциональными группами, позволяющие повысить извлечение металлов при флотации и селективность флокуляции Ni-пирротиновых продуктов (академик В.А. Чантурия, д.т.н. Т.Н. Матвеева, к.т.н. Т.А. Иванова).
Разработаны основные теоретические положения флотации в вертикально колеблющейся среде. Определены причины высокой эффективности пульсационной флотации. Сконструирована, изготовлена и внедрена не имеющая аналогов в мире пневмопульсационная машина (проф. Г.Д. Краснов, д.т.н. А.А. Лавриненко).
В области обогащения алмазосодержащих руд разработана классификация алмазов по гидрофильно-гидрофобному состоянию поверхности, получены новые данные об элементном и фазовом составе пленок, сформированных на кристаллах в процессе рудообразования и первичной переработки. Определены основные характеристики гидрофобности алмазов и их зависимость от суммарного содержания элементов-примесей на поверхности кристаллов. Установлено присутствие нанообразований двух типов – наночастиц силикатной природы и гидросиликатов магния, гидроксидов никеля и железа и фторуглеродной органики. Разработана эффективная, экологически чистая электрохимическая технология водоподготовки, позволяющая снизить потери алмазов в 1.5-2 раза (академик В.А. Чантурия, д.т.н. Г.П. Двойченкова, к.т.н. Э.А. Трофимова, д.т.н. В.Г. Миненко,).
Научно обоснована технологическая схема селективного сорбционного извлечения цветных металлов, серебра и железа из техногенных растворов медно-цинковых горно-металлургических предприятий (проф. В.Е. Вигдергауз).
Высочайшее качество выполняемых учеными ИПКОН РАН исследований, их уникальность и потенциал неоднократно отмечались государственными наградами и премиями СССР и Российской Федерации, премиями и наградами, Академии наук СССР и РАН, зарубежных академий и научных центров.